賀環(huán)宇，李鵬飛，胡永歌，王藝琳，雷雅凱，田國行

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州 450002)

高速公路不同坡向邊坡草本植物根系特征研究

賀環(huán)宇，李鵬飛，胡永歌，王藝琳，雷雅凱，田國行*

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州 450002)

【目的】為明確高速公路護(hù)坡草本植物在不同坡向下的根系特征?！痉椒ā坎捎谜晖诰蚍▽π?陽)南(陽)高速公路邊坡常見草本植物根系進(jìn)行調(diào)查和研究?！窘Y(jié)果】①同一坡向不同草本植物根長、根徑、根表面積和根干重均存在一定差異性，其中，人工恢復(fù)草本高羊茅和白三葉的根長、根表面積、根干重均存在顯著性差異(P<0.05)，而坡面入侵雜草根系特征之間差異性不顯著，人工草本的根長、根表面積、根干重基本都要高于坡面入侵雜草，且根徑較入侵草本??；各坡向高羊茅、白三葉和蛇莓的根長、根表面積、根干重均有顯著或極顯著差異性(P<0.05或P<0.01)，表現(xiàn)為：陰坡>陽坡的分布規(guī)律，而艾草、問荊則表現(xiàn)不明顯，且陽坡艾草的根長、根表面積、根干重較陰坡都要大；不同護(hù)坡草本植物在坡向條件下的根徑差異較小，多集中在0.6～1.5 mm左右；坡向?qū)Ω鞑荼局参锔诒纫伯a(chǎn)生一定影響，陰坡立地上蛇莓根冠比最大，陽坡艾草和白三葉次之。②不同植物的自身生物學(xué)特性不同，在坡向影響下的根系特征也具有一定差異；5種草本植物中，艾草在陽坡生長較好，而高羊茅、白三葉、蛇莓適合生長在背陽坡陰濕生境中，問荊抗逆性強(qiáng)，在2種坡向上均可正常生長。【結(jié)論】綜合考慮護(hù)坡草本植物根系特征及其生態(tài)效應(yīng)，人工草本對高速公路邊坡不良生境的適應(yīng)和改造能力要強(qiáng)于部分入侵雜草。

高速公路邊坡; 坡向; 草本植物; 根系特征;

【研究意義】高速公路是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。高速公路的快速建設(shè)在促進(jìn)地區(qū)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的同時，也對路域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不同程度的影響，如破壞公路沿線自然景觀和植物群落、造成水土流失、地質(zhì)災(zāi)害等[1-2]。邊坡是高速公路水土流失易發(fā)區(qū)，作為高速公路最脆弱的部分，邊坡的生態(tài)環(huán)境關(guān)系著高速公路的安全運(yùn)行及整個公路生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，一直備受眾多學(xué)者的關(guān)注[3-7]。近年來，隨著綠色低碳公路建設(shè)理念的不斷深入，以植被防護(hù)為主體的生態(tài)護(hù)坡工程逐漸發(fā)展起來[8-10]。利用生態(tài)防護(hù)技術(shù)構(gòu)建高速公路邊坡人工植物群落具有固土護(hù)坡、減少水土流失、美化環(huán)境等功能[11]，是改善邊坡生態(tài)環(huán)境的重要措施。在利用植物群落穩(wěn)定邊坡時，植物根系可顯著提高土壤的固坡抗蝕性能[12]，主要表現(xiàn)在對邊坡土體的加筋和錨固作用[13-14]。一方面，淺層根系摻入表層土壤形成根-土復(fù)合體，增加土壤粘聚力，增強(qiáng)土體的抗剪強(qiáng)度[15]；另一方面，深層垂直根系對深層土壤進(jìn)行錨固，抑制邊坡土層滑動，提高坡體的穩(wěn)定性[16]。另外，植物根系的分布特征對土壤剖面養(yǎng)分分布也產(chǎn)生重要影響，在一定程度上促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的積累[17]。為此，定量研究護(hù)坡植物的根系特征對認(rèn)識高速公路邊坡受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)非常必要。

【前人研究進(jìn)展】目前，國內(nèi)外對護(hù)坡植物根系特征展開了較多研究。Normaniza Osman等[18]研究了馬來西亞南北高速公路沿線5種不同植被恢復(fù)程度的邊坡穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)根系密度隨植被覆蓋度的增大而增大，且根系密度與土壤抗剪強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系；Flora T.Y.Leung等[19]通過根抗拉強(qiáng)度的實驗室試驗，建立了根直徑與根系抗拉強(qiáng)度的關(guān)系模型；呂剛等[20]對邊坡根系分布與土壤抗沖性的關(guān)系展開研究，證明了根系在增強(qiáng)土壤抗沖性能中具有顯著作用；何保輝[21]通過土工直剪試驗研究發(fā)現(xiàn)，根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度隨護(hù)坡草本植物根系密度的增加而增大，且其增量與根系密度呈現(xiàn)較好的二次多項式的相關(guān)關(guān)系?？梢?，學(xué)者多從根系對提高土壤抗剪強(qiáng)度、土壤抗沖性的機(jī)械和水文效應(yīng)方面做了大量研究，但是關(guān)于植物根系特征與其生長環(huán)境間的關(guān)系研究較少[20,22]，另外人們對不同立地條件下木本植物根系特征研究較多[23-26]，而對草本植物的相關(guān)研究較少，特別是對不同坡向下高速公路邊坡草本植物的研究更少，而且目前多數(shù)研究集中在植物地上部分生態(tài)學(xué)方面的探討[27-28]。因此，【本研究切入點】本文選取5種信南高速公路邊坡常見草本植物作為研究對象，對比分析其在不同坡向下的根系特征，【擬解決的關(guān)鍵問題】以揭示護(hù)坡草本植物根系生長特性與其立地條件的關(guān)系，為高速公路生態(tài)恢復(fù)適宜草本植物的選擇和配置提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

信南高速公路是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中上海至西安線信陽至南陽段，位于河南省南部。年均氣溫14.4～15.7 ℃，年均降雨量703.6～1173.4 mm，主要集中在6-9月，約占全年總降雨量的60 %～68 %。沿線土壤類型多樣，主要分布有填砂類、亞粘土類、風(fēng)化巖類、全風(fēng)化巖+生土類等。該區(qū)域地帶性植被為北亞熱帶常綠落葉闊葉林，植物資源十分豐富。

1.2 樣地設(shè)置與樣品采集

試驗點位于南陽宛城區(qū)溧河鎮(zhèn)，樁號為K171+110，邊坡為填砂路基邊坡，坡比為1︰1.5，坡長11.5 m，坡度33°，土壤成分和地質(zhì)條件相同，植被長勢良好，試驗地概況見表1。于2016年6月中旬邊坡植被生長旺盛期，在邊坡分別選擇人工恢復(fù)的高羊茅(Festucaarundinacea)、白三葉(Trifoliumrepens)和后期自然恢復(fù)的蛇莓(Duchesneaindica)、艾草(Artemisiaargyi)、問荊(Equisetumarvense)，其中人工草本于2005年進(jìn)行客土噴播，入侵草本恢復(fù)年限則為2006-2007年，截至試驗研究開展，植被恢復(fù)年限已達(dá)到10余年。

以高速公路邊坡下坡位磚砌拱形構(gòu)架(5 m×2 m)為單元，分別在各坡向設(shè)置3個5 m×4 m的長方形樣地，采用梅花五點法在各樣地中劃分5個1.5 m×1.5 m的小樣方并編號標(biāo)記，詳細(xì)調(diào)查各小樣方內(nèi)植物物種、數(shù)量、高度、蓋度等，計算植株株高等形態(tài)指標(biāo)的均值。并以群落為單位，將均值當(dāng)作供試植物選擇的依據(jù)，采用整株挖掘法在陰坡和陽坡各樣地中挖掘4～6株標(biāo)準(zhǔn)株，盡量保證從坡腳至頂部取樣的均勻性，標(biāo)準(zhǔn)株基本生長狀況見表2。取樣過程中，將植物地上部分伐倒，根據(jù)根系自然分布狀態(tài)自上而下逐漸進(jìn)行挖掘，并將附著土壤的整株根系裝入自封袋編號密封，帶回實驗室分析。

圖1 研究區(qū)區(qū)位Fig.1 Location of study area

表1 試驗地概況Table 1 General situation of experimental locations

表2 標(biāo)準(zhǔn)株基本情況Table 2 Basic situation of standard plant

1.3 根系提取與分析

將帶回實驗室的根系用毛刷清除根系間的基質(zhì)，利用5 mm×5 mm細(xì)篩篩出基質(zhì)中細(xì)根，排除其他根系。將根系用蒸餾水沖洗干凈后，用濾紙吸干水分。采用Epson Twain Pro(32bit)根系掃描儀和WINRhizo根系分析系統(tǒng)對根長、根徑、根表面積等與邊坡生態(tài)防護(hù)效果關(guān)系最為密切的指標(biāo)進(jìn)行掃描與分析。掃描結(jié)束后，再置于105 ℃烘箱內(nèi)烘至恒重測其干重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和根系特征指標(biāo)值的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差的計算；借助SPSS19.0軟件中的t檢驗和單因素方差分析對草本植物根系特征指標(biāo)差異顯著性進(jìn)行分析；采用AutoCAD、Photoshop與SigmaPlot 12.5制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 高速公路邊坡不同坡向草本植物根系特征

由表3可知，高速公路邊坡陰坡立地條件下，高羊茅、白三葉、蛇莓根長和根表面積差異顯著(P<0.05)，且高羊茅根長和根表面積均顯著大于其他護(hù)坡草本植物，其大小排序分別為：高羊茅>白三葉>艾草>蛇莓>問荊、高羊茅>艾草>問荊>白三葉>蛇莓，而艾草和問荊在根長與根表面積指標(biāo)上同樣呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)，且該二者與高羊茅、白三葉和蛇莓之間的差異程度不同；就根系直徑而言，白三葉、艾草和問荊均有較大差別，3種草本植物的根徑分布規(guī)律表現(xiàn)為：問荊>艾草>白三葉，而白三葉、艾草分別與高羊茅和蛇莓的差別較??；對陰坡不同草本根干重進(jìn)行分析，白三葉、蛇莓、艾草和問荊根干重較小，且差異不明顯，高羊茅根干重較大，與其他草本差異性顯著(P<0.05)。綜合分析陰坡各草本根系特征可以說明，一方面，陰坡土壤的水分及養(yǎng)分含量較高[29]，大多數(shù)護(hù)坡草本根系生長狀況良好，尤其是根長和根表面積的差異都能達(dá)到一定的顯著性水平；另一方面，不同植物在同一生境下的根系特征差異與其本身遺傳特性也有較大關(guān)系[30]，使其在一定環(huán)境綜合影響下呈現(xiàn)出特定的適應(yīng)性形態(tài)特征。

在邊坡陽坡立地上，根長最長的是高羊茅，最短的是問荊，通過方差分析發(fā)現(xiàn)，高羊茅與其他護(hù)坡草本根長均存在顯著性差異(P<0.05)，而問荊與蛇莓、白三葉與艾草兩兩之間根長并無顯著差異；陽坡草本根徑最大的是問荊，最小的是高羊茅，根徑由大到小依次為：問荊>艾草>蛇莓>高羊茅>白三葉，其中問荊與艾草之間根徑差異性不顯著，與其他3種草本具有顯著差異性(P<0.05)；陽坡草本根表面積最大的是高羊茅，其次為艾草與問荊，這3種草本均顯著大于白三葉和蛇莓，且相互間差異均顯著；陽坡草本根干重方差分析結(jié)果與陰坡表現(xiàn)一致，其中，白三葉、蛇莓、艾草、問荊根干重較為集中，均與高羊茅表現(xiàn)為顯著性差異(P<0.05)，但其相互之間不具顯著差異，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的可能原因是根干重是多種環(huán)境因子綜合作用的結(jié)果[29,31]，有待對邊坡土壤理化性質(zhì)、植被類型等與其表現(xiàn)相關(guān)性作進(jìn)一步研究和探討。

2.2 高速公路邊坡草本植物在不同坡向下的根系特征

坡向等不同立地條件對光照、溫度、水分及養(yǎng)分都具有明顯影響，導(dǎo)致植物根系出現(xiàn)一定的分異性規(guī)律[23-27]。對護(hù)坡草本植物在不同坡向下的根系特征差異性進(jìn)行分析，研究草本植物根系特征與坡向之間的關(guān)系，并進(jìn)行適宜性評價。高速公路邊坡不同坡向?qū)Ω哐蛎?、白三葉、蛇莓根長、根表面積、根干重差異性均顯著(P<0.05)(表4)。其中，高羊茅作為高速公路邊坡防護(hù)常見的冷季型草種，喜寒冷濕潤氣候，在高溫干旱環(huán)境下生長緩慢甚至停滯[32]。由表3可看出，高羊茅在陰坡立地條件下，根系生長較好，根長、根表面積、根干重均最大，因此，高羊茅適宜生長在溫度相對較低、土壤含水量較高的陰坡生境。這與舒安平等[33]對高速公路石質(zhì)邊坡不同坡向植被恢復(fù)差異性的研究結(jié)果一致。白三葉為豆科多年生草坪植物，性喜溫暖濕潤氣候，不耐干旱，具發(fā)達(dá)根系，侵占性強(qiáng)，成坪迅速，有較強(qiáng)的保土蓄水能力[34]。本文研究發(fā)現(xiàn)，白三葉的根長、根徑、根表面積和根干重都表現(xiàn)為陰坡>陽坡(表3)，坡向?qū)Π兹~根表面積和根干重影響極為顯著(P<0.01)(表4)，其在陰坡生長良好，陰坡白三葉較大的根長、根表面積更有利于根系獲取多的水分、養(yǎng)分供給地上部分，促進(jìn)植株整體生長(表2)。蛇莓是薔薇科多年生草本，在城市園林綠化中應(yīng)用廣泛，因其生長快、成坪時間短、觀賞性高，也可作為高速公路邊坡綠化草本植物種[35]。蛇莓在不同坡向下的根長、根表面積、根干重均有顯著性差異(P<0.05)(表4)，其在公路陰坡潮濕環(huán)境下長勢較好，根長、根表面積與根干重分別是陽坡的1.54、1.63和1.75倍(表3)，這與孟東立等[36]在蛇莓對水分脅迫的響應(yīng)研究中蛇莓在缺水情況下根系生物量等指標(biāo)顯著降低的觀點一致。問荊是一種多年生農(nóng)田雜草，抗逆性強(qiáng)，多生長在潮濕的草地、堤岸。問荊在不同坡向下根系特征變化，除了表現(xiàn)在陰坡根長、根表面積、根干重大于陽坡外，根徑也較陽坡大(表3)，但坡向?qū)柷G根系各個指標(biāo)的差異影響并不顯著。高速公路邊坡不同坡向?qū)Π莞堤卣鞯挠绊懹挟愑谄渌?種護(hù)坡草本植物，各根系特征值均表現(xiàn)為陽坡>陰坡(表3)，綜合分析其根系特征及所處立地環(huán)境(圖1)，一方面，陽坡靠近公路，車流量較大，交通污染可能會對植物生長發(fā)育產(chǎn)生不同程度影響[37]，而陰坡則靠近農(nóng)田，受外界干擾較??；另一方面，艾草受陽坡土壤水分含量低的影響，為滿足個體生長所需，根長伸長、根表面積增大，進(jìn)而促進(jìn)根系能更多地吸收深層土壤的水分、養(yǎng)分。因此，從生態(tài)可塑性原理來講，艾草相對其他護(hù)坡草本具有較高的生態(tài)可塑性，對異質(zhì)性環(huán)境適應(yīng)和改造能力較強(qiáng)。

表3 高速公路護(hù)坡草本植物根系特征Table 3 Root system features of herbaceous plants in highway slope protection

注：同一行不同字母表示同一坡向不同草本植物具有顯著性差異(P<0.05)；同一列括號內(nèi)不同字母表示同一草本不同立地類型具有顯著性差異(P<0.05)。
Note: Different letters within the same row indicate that different herbs in the same slope have significant differences at the 0.05 level; Different letters in brackets of the same column indicate that the same herbs in different site types have significant difference at the 0.05 level.

表4 高速公路邊坡不同坡向護(hù)坡草本植物根系特征P值分析Table 4 Analysis of P in the root system features of herbaceous plants at different aspects of highway slope

注：表中數(shù)值均為P值。
Note: The values in the table arePvalues.

2.3 高速公路邊坡不同坡向草本植物根冠比分析

由圖2可知，不同草本植物地下和地上生物量的分配比例受坡向影響而具有一定差異性。其中，根冠比最大的為陰坡的蛇莓,其次是陽坡的艾草和白三葉，而陰坡和陽坡的問荊根冠比最小，表明問荊地上部參與光合作用的產(chǎn)物與地下部的分配相對均等，同時也有可能出現(xiàn)在陽坡某些環(huán)境因子脅迫下地下生物量積累減少的情況。5種草本植物的根冠比在陰坡和陽坡的變化也存在差異，高羊茅、白三葉和問荊根冠比的坡向差異較小，且白三葉根冠比表現(xiàn)為：陽坡>陰坡；蛇莓、艾草根冠比的坡向差異相對較大，其中蛇莓表現(xiàn)為：陰坡>陽坡，艾草則恰好相反，兩者相對坡向的差值分別為0.61～0.62，而據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究[36]，蛇莓抗旱能力差，這似乎與根冠比是反應(yīng)植物抗旱能力高低的觀點有一定出入[38]，這可能是影響不同植物根冠比的原因不同[39]，導(dǎo)致分析根冠比指標(biāo)性質(zhì)上的差異。

圖2 高速公路邊坡不同坡向草本植物生物量根冠比Fig.2 Root biomass/shoot biomass of herbaceous plants at different aspects of highway slope

3 結(jié) 論

由于不同物種與其生長環(huán)境條件的差異，使植物在根系長度、直徑、表面積和干重等特征方面差異明顯[37,40-41]。為探討邊坡坡向?qū)ψo(hù)坡草本植物根系特征的影響，對信南高速公路邊坡常見草本植物：高羊茅、白三葉、蛇莓、艾草、問荊進(jìn)行調(diào)查研究，研究發(fā)現(xiàn)，坡向?qū)Σ煌参锔稻a(chǎn)生一定影響，這與前人得出的研究結(jié)論一致[25-26]，但因各植物自身生物學(xué)特性不同，對環(huán)境條件變化的反應(yīng)不一，進(jìn)而導(dǎo)致了根系特征之間顯著性差異程度不同。

根系長度反映了植物地下部根系的伸長生長狀態(tài)，根表面積則表征了根系和土壤之間的接觸面積，二者均是植物根系形態(tài)特征的關(guān)鍵指標(biāo)。根長和根表面積不僅反映了植物根系獲取和吸收土壤中水分及養(yǎng)分的能力，而且對根干重的也有一定影響[42-43]。從供試草本的根長角度分析，相同坡向上，陰坡高羊茅根長最長，其次是白三葉，問荊根長最短，蛇莓和艾草介于兩者之間，而陽坡根長大小依次為：高羊茅>艾草>白三葉>蛇莓>問荊；高羊茅、白三葉、蛇莓和問荊的根長在不同坡向上均表現(xiàn)為：陰坡>陽坡，且均存在顯著性差異(P<0.05)，而艾草則相反。從根表面積角度分析，高羊茅根表面積在陰坡和陽坡條件下均為最大，白三葉和蛇莓最小，5種護(hù)坡草本根表面積在坡向上的差異性變化規(guī)律與其根長表現(xiàn)相一致。在根干重方面，陰坡和陽坡草本植物根干重差異性均不顯著，且都表現(xiàn)為：高羊茅>艾草>白三葉>問荊>蛇莓；不同坡向?qū)Ω哐蛎?、白三葉和蛇莓根干重影響顯著(P<0.05)，且都表現(xiàn)為：陰坡>陽坡，但對艾草和問荊的影響不顯著，其中艾草根干重陽坡較陰坡大。因此，高速公路邊坡坡向條件下不同草本植物的根長、根表面積和根干重均具有一定差異性；在5種供試草本中，艾草在陽坡生長較好，而高羊茅、白三葉、蛇莓適合生長背陽坡陰濕生境中，問荊抗逆性強(qiáng)，在2種坡向上均可正常生長。

根系直徑是植物根系重要的結(jié)構(gòu)特征，植物根徑的大小不同，不僅體現(xiàn)在其生理功能的差異性上[44]，同時也對其抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響，我國一些學(xué)者在根系直徑與其抗拉強(qiáng)度的關(guān)系研究中證明了二者之間具有冪函數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系[40,45]。本文在對護(hù)坡草本根系直徑的研究中發(fā)現(xiàn)，相同坡向上，陰坡草本根徑具有相對明顯的差異性，其中，問荊的根徑最大，其次是艾草和蛇莓，高羊茅和白三葉相對較小；陽坡植物根徑差異不明顯，根徑大小順序為：問荊>艾草>蛇莓>白三葉>高羊茅，因此，根據(jù)根徑與抗拉強(qiáng)度關(guān)系認(rèn)為，人工草本高羊茅和白三葉具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度，入侵雜草問荊抗拉強(qiáng)度最低，固土護(hù)坡效果相對較差；不同坡向草本植物根徑差異不顯著，多集中在0.6～1.5 mm左右，這可能與草本植物根系細(xì)小、多以須根為主有關(guān)[21]。

根冠比是衡量植物地下與地上部關(guān)系的重要指標(biāo)，根冠比能夠在一定程度上反映植物的固土護(hù)坡效益[46]。本研究發(fā)現(xiàn)，陰坡蛇莓根冠比最大，陽坡艾草次之，各坡向問荊的根冠比均相對最??；生長在陰坡環(huán)境中的蛇莓、高羊茅和問荊較其陽坡的根冠比大，除陽坡的問荊外，該3種植物光合作用的產(chǎn)物主要為地下根系生長所用；白三葉根干重占總生物量的比重差異不大，而且和艾草在坡向上的根冠比表現(xiàn)一致，均為：陽坡>陰坡，這是因為在水分等環(huán)境因子的脅迫作用下，植物為適應(yīng)異質(zhì)性生境改變了生物量的分配格局，加之不同植物對因子變化梯度的反應(yīng)程度不同，導(dǎo)致了植物根冠比的變化[36,39]。

4 討 論

高速公路邊坡入侵草本多是多年生田間雜草，適應(yīng)性強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，生長速度快，能增加土壤滲透，減免水土流失，具有良好的保水固土能力，是適宜高速公路邊坡植被恢復(fù)的優(yōu)良植物種[47]。為此，對比研究邊坡入侵雜草和人工恢復(fù)草本植物根系特征差異，將對高速公路邊坡植被恢復(fù)物種選擇及護(hù)坡性能評估提供依據(jù)。研究結(jié)果顯示，試驗段邊坡人工草本以禾本科、豆科植物為主，這與河南省高速公路邊坡整體的綠化草種選擇相似[48-49]，而邊坡入侵雜草種類較豐富。相對人工恢復(fù)草本，邊坡入侵雜草在同一坡向的根長、根干重(除艾草外)都較小，且根徑較大，盡管有個別入侵雜草的根系特征指標(biāo)出現(xiàn)大于白三葉的情況，但總體來看，2種人工草本根長、根表面積和根干重還是明顯高于入侵雜草。因此，從根系特征角度可以說明，人工草本對高速公路邊坡不良生境的適應(yīng)能力強(qiáng)于入侵雜草，這為高速公路邊坡人工構(gòu)建植物群落提供了有力依據(jù)。當(dāng)然，邊坡入侵雜草，如蛇莓和艾草，在坡向上的根冠比要高于人工草本，也具一定的潛在生態(tài)效益。本文僅是對邊坡坡向條件下的草本植物根系進(jìn)行了初步研究，諸如坡度、坡長等立地條件以及微觀層面的水分、養(yǎng)分在時間和空間上的動態(tài)變化對根系特性的影響，都是有待深入探討的問題。此外，邊坡人工恢復(fù)草本也存在諸多弊端，如種類單一，景觀效果差；片面考慮成坪速度，忽視植物生態(tài)適應(yīng)性問題等，而植被恢復(fù)中鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用是解決上述問題的有效措施[50]。因此，從根系特征及其固坡效益方面對邊坡入侵雜草展開進(jìn)一步研究，將對促進(jìn)生態(tài)高速公路建設(shè)，增強(qiáng)高速公路生態(tài)系統(tǒng)的自我維持和抗干擾能力，具有重要的實踐意義。

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StudyonRootSystemFeaturesofHerbaceousPlantsatDifferentAspectsofHighwaySlope

HE Huan-yu,LI Peng-fei,HU Yong-ge,WANG Yi-lin,LEI Ya-kai,TIAN Guo-hang*

(College of Forestry,Henan Agricultural University,Henan Zhengzhou 450002,China)

【Objective】The present paper aims to understanding the root system features of herbaceous plants at different aspects of highway slope.【Method】Whole plant excavation method was applied for investigation and comparison of root system features of common herbaceous plants on Xin(yang)-nan (yang) highway slopes.【Result】(i)Within the same slope aspect,the root length,root diameter,root surface area and root biomass of different herbs had some differences,the manual restoration herbs of Festuca elata and Trifolium repens had significant differences between root length,root diameter and root surface area(P<0.05),however,the root characteristics of natural invasive weeds presented no significant differences,the root length,root diameter and root surface area of artificial herbs were normally higher than that of invasive herbs,and the former had smaller root diameter; There were difference or obvious differences(P<0.05 orP<0.01)on root length,root surface area and root biomass among Festuca elata,Trifolium repens and Duchesnea indica at different slope aspects,the distribution regularity of them presented as shady slope>sunny slope,but the other two plants showed no significant,and the three metrics of Artemisia argyi compared to the other four herbs were higher on the sunny slope than on the shady slope; There were a little difference of root diameter in different herbs under aspect conditions,and the majority concentrated around 0.60-1.50 mm; Aspect in highway slope had an important effect on the root biomass/shoot biomass of herbs,Duchesnea indica on shady slope had the biggest root-shoot ratio,and Artemisia argyi and Trifolium repens on sunny slope came second.(ii)Different plants affected by the biological characteristics and slope aspects had the differences of root characteristics; In five kinds of herbs,the Artemisia argyi grew better in sunny slope，F(xiàn)estuca elata,Trifolium repens and Duchesnea indica grew well in the slope with damp environment,Equisetum arvense had strong resistance of harsh environment,which could normally grow in each aspects of highway slope.【Conclusion】Comprehensively considering of root characteristics with their ecological effect,artificial herbs had the ability to adapt and to remake the harsh environments of highway slopes and better than invasive herbs.

Highway slope; Slope aspect; Herbaceous plants; Root system features

1001-4829(2017)4-0915-08

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.033

2016-07-10

河南省交通廳基金項目(2013J49；2014Z06；2015J02)

賀環(huán)宇(1991-)，男，江蘇徐州人，碩士研究生，主要研究方向：高速公路路域景觀生態(tài)研究，E-mail：hehy0828@126.com；*為通訊作者：田國行(1964-)，男，河南封丘人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師。

TU986.5

A

(責(zé)任編輯 陳 虹)